一、基于晶格—Boltzmann方法的纳米流体流动和传热模型（论文文献综述）
吴声豪[1]（2021）在《石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用》文中研究说明光热转换是一种清洁的太阳能利用技术,其中,光热蒸发是广泛涉及且非常重要的热物理过程。太阳辐射具有能流密度低和间歇性的特征,使基于体相加热的小型光热蒸发系统存在温度响应慢、能量效率低的问题。光热局域化界面蒸发（photothermal interfacial evaporation by heat localization）将能量集中在液体与空气的界面,使局部区域发生快速升温和汽化,可显着提升光热蒸发的温度响应和能量效率,在小型分布式海水淡化、蒸汽灭菌、污水净化等场景展现出应用潜力。光热局域化界面蒸发涉及光能与热能的转换、固相与液相的热传递、分子和离子的输运等,深入理解以上能质传输过程的机理是指导开发光热材料、优化光热蒸发性能和设计热局域化系统的关键。与此同时,光热材料的微小化,如纳米薄片,可能会导致其光学、热学规律偏离已有的体材料特征,产生特殊的现象,如尺寸效应和边缘效应,但现有理论还无法充分解释这些现象,因此需要开展更多的研究工作,以推进纳米光热转换和热局域化界面蒸发理论体系的发展和完善。本论文聚焦于“光热局域化界面蒸发”过程所涉及的光热学问题,以石墨烯基光热材料为主要研究对象,运用密度泛函理论和分子动力学模拟,结合实验检测和微观表征,深入研究了石墨烯光热材料的取向特征、结构尺寸、表面浸润性对光吸收、光热转换、热局域化效应、固-液界面传热以及界面吸附与流动等热质传输过程的作用机制,并着重分析以上过程在微纳尺度下的特殊规律和现象,以及结构的微小化对以上过程的影响。全文共11章,其中第3、4、5章研究了光热蒸发过程中与能量传递相关的热物理现象,如光的吸收、光热转换和界面传热;第6、7章则直接进行光热蒸发测试,讨论以上能量传输特性对光热蒸发性能的影响;第8、9章进一步研究光热蒸发系统中的界面吸附和流动现象,重点谈论在纳米尺度下的特殊现象和增强效应;第10章则基于前面章节对光热局域化效应的理解,提出一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,并探讨石墨化机理。1)第3章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对其光学性质的影响。通过密度泛函理论,计算了多种石墨烯结构的光学性质,发现石墨烯具有光学各向异性,对平行其六角形晶面传播的太阳辐射的吸收能力,远强于对垂直晶面传播辐射的吸收能力,这是因为石墨烯对太阳辐射（200～2600 nm）的吸收主要取决于π-π*电子跃迁,当辐射传播方向与晶面垂直时,同一原子层内的π-π*电子跃迁被禁止,导致π-π*电子跃迁发生的概率较低;对于平行辐射而言,同一原子层内的π-π*电子跃迁被允许,使石墨烯对辐射的吸收能力显着提高;对于同是平行晶面传播的辐射,如传播方向与石墨烯的扶手型边缘正交或与锯齿型边缘正交,石墨烯的吸收性质也表现出一定的差异。另外,当结构尺寸沿辐射传播方向延长,石墨烯对太阳辐射的有效吸收率呈非线性增长,而增长率呈下降趋势。基于理论计算结果,设计并制备了晶面取向与辐射传播方向平行的垂直取向石墨烯,构筑了纳米尺寸的“光陷阱”,将对太阳辐射的有效吸收率提高到了98.5%。2)第4章研究了石墨烯的晶面取向特征和结构尺寸对光热转换特性的影响,并协同热局域化设计,加快了光热转换的温度响应。研究发现石墨烯在光照下的温度响应特性与其光吸收性质紧密关联,对入射光的有效吸收率越高,其表面的升温速度越快,稳态温度也越高,其中垂直取向石墨烯表现出比水平石墨烯膜更高的光吸收能力和更快的温度响应。另外,利用共价键将垂直取向石墨烯与具有低导热系数的石墨烯气凝胶,连接成兼具吸光和隔热功能的一体化石墨烯结构,在获得高光吸收率的同时,有效控制了热能的分配与传递,将能量集中在直接受光区域,提升了局部区域的升温速度和稳态温度,即发生了“光热局域化效应”,在标准太阳辐射强度(1 k W m-2)下,最快升温速度为54.5℃ s-1,进入稳态后,上下区域的温度差可达31.2℃。3)第5章研究了石墨烯的晶面取向特征和表面浸润性对固-液界面传热特性的影响。通过分子动力学模拟,计算了“面接触”和“边缘接触”两种石墨烯-水界面的传热性质,发现“边缘接触”界面具有更低的界面热阻,其中,热流在平行石墨烯晶面方向具有更快的传递速度,以及边缘碳原子与水分子的相互作用力较强,是“边缘强化传热”的主要原因。此外,固体与液体的润湿程度也是决定固-液界面传热系数的关键,通过引入含氧官能团,改善石墨烯的表面浸润性,可以提高液体对固体的润湿程度,增加固液有效接触面积,并加强液体分子与固体表层原子的相互作用,进而减小固-液界面热阻,加快热流在界面的传递。4)第6章研究了一体化石墨烯结构的光热局域化界面蒸发特性,并重点讨论光吸收、光热转换和固液界面传热对光热蒸发性能的影响。通过局部氧化,在一体化石墨烯结构的外表面构筑表面水流通道,获得了集吸光、隔热、输运、蒸发功能为一体的复合石墨烯结构,在光热蒸发测试中,表现出较快的蒸汽温度响应(在10 k W m-2的辐照条件下,仅耗时34 s使蒸汽温度升高到100℃),和较高的能量效率（89.4%）,其中,超高的吸光能力、良好的隔热能力、充足的水流供给以及高效的固-液界面传热是实现快速温度响应和高能量效率的关键。另外,调节石墨烯的表面浸润性,控制水流输运速率,可有效调控蒸汽温度响应与能量效率,但随润湿程度的提升,两者的变化规律不同,蒸汽的温升速度和稳态温度单调下降,而能量效率则先升高后降低。5)第7章研究了石墨烯光热蒸发过程中的传质现象,重点关注水分子和离子的输运、水蒸汽的扩散以及离子的析出和再溶解规律。针对含氧官能团在光照下不稳定的问题,在垂直取向石墨烯的生长过程中进行原位氮掺杂,获得了长期稳定的表面水流通道,在长达240 h的光热海水淡化测试中表现出稳定的输水能力,在1 k W m-2的太阳辐照下,实现了1.27±0.03 kg m-2 h-1的高蒸发速率和88.6±2.1%的高能量效率。另外,水蒸汽自然扩散的路径与光的入射路径重合,会导致光散射和能量损失,通过抽气扇控制气流路径,引导水蒸汽的扩散,可以克服水蒸汽引起的光散射问题。而长时间的光热蒸发会导致蒸发区域的离子浓度上升,出现析盐现象,使吸光和传热性质恶化,但盐离子时刻发生的自扩散行为,会驱使离子通过表面水流通道自高浓度区域向低浓度区域扩散,最终完全溶解,而离子的自扩散速度与表面水流通道尺寸和水膜厚度有关。6)第8章研究了石墨烯光热蒸发过程中的界面流动问题,并着重讨论固体表面浸润性对基于毛细作用的液体吸附和输运规律的影响。成分复杂的水源,如油水混合液,会导致水的光热蒸发速率下降。在石墨烯表面修饰双功能基团（包括-CFx和-COONa）,使其具备排斥油分子和吸附水分子的能力。双疏性的-CFx同时排斥油分子和水分子,但水分子的尺寸较小,能在-CFx的间隙中自由穿梭,且极性的-COONa对水分子的吸引作用较强,使水分子能够穿越-CFx层进而接触并润湿石墨烯表面;而尺寸较大的油分子被-CFx层完全阻隔。在-CFx与-COONa基团的协同作用下,石墨烯表面张力的色散分量减小,而极性分量增大,使其表现出吸引极性水分子,排斥非极性油分子的性质,能够只输运油水混合液中的水分子,实现了选择性光热蒸发,并在以含油海水为水源的海水淡化应用中,获得了超过1.251 kg m-2 h-1的光热蒸发速率和超过85.46%的能量效率。7)第9章进一步探究了液体在石墨烯微纳结构中的界面流动特性,分析了微纳通道尺寸对毛细吸附和虹吸输运过程的影响,以及光加热作用对液体性质和流动的作用机制。研究发现,在微米级多孔结构（石墨纤维）上构筑纳米级孔道（石墨烯纳米片）,可以显着加快对液态油的毛细吸附过程,将毛细吸附系数提升了20.7%。一方面,特征结构的微小化以及石墨烯纳米片的超薄边缘,能显着增加固体的表面粗糙度,起到强化表面浸润性的作用。另一方面,纳米结构的引入增加了固体与液体的可接触面积,使浸润前后的表面能差扩大,提高了固体对液体的吸附能力。同时,在碳纤维表面生长石墨烯纳米片,可以加快基于虹吸效应的界面流动过程,将液态油的虹吸输运速率提高了20.1%。尽管孔道尺寸的缩小会增加固-液界面的流动阻力,但在原微米级结构上增加纳米级孔道,可以使液流通道增多,提高单位时间的流量。此外,基于光热局域化效应的光加热作用,可以显着提高固体通道及通道内液体的温度,降低液体的动力粘度,减小流动阻力,进而加快界面吸附和流动过程。8)第10章基于光热局域化效应,开发了一种太阳能驱动的石墨烯制备方法,讨论了环氧树脂材料的光致石墨化原理以及曝光时间、辐射强度、曝光次数对石墨化程度的影响。利用高能光束对环氧树脂板进行短时间（0.1～2 s）曝光,因光热转换速度（1 fs～1 ps）远快于热在体材料中的扩散速度（100 ps～10 ns）,在曝光的瞬间产生光热局域化效应,使曝光区域获得超高温度（>1000℃）,驱使芳香环向碳六元环转变,即石墨化。其中,延长曝光时间和提高辐射强度均有助于提高石墨化程度,但曝光时间的延长会导致热扩散严重,损伤非曝光区域;而辐射强度的提高意味着增加聚光设备的复杂性;采用合适的辐射强度和多次短曝光,也可以获得较高的石墨化程度,制备出少层石墨烯材料。
丁锡嘉[2]（2021）在《含纳米颗粒超临界水流动换热特性研究》文中提出超临界水堆（Supercritical Water Reactor,SCWR）是国际上选用的四代堆型六种中的唯一水堆,因其具有系统简单、经济性好、安全性好、热效率高及技术继承性好等优点而引起国内外研究者广泛关注。超临界水在管道中流动运行时,由于流体本身的纯净度问题及流体对管道的腐蚀作用等原因,超临界水管道中会形成一定量的纳米颗粒。这些纳米颗粒的存在会改变超临界水的流动换热特性,对超临界水堆正常稳定运行产生影响。因此,研究含纳米颗粒超临界水的流动换热规律具有重要的意义。针对纳米颗粒的基本物理性质,同时考虑纳米颗粒粒径同水分子自由程的相对大小关系,以克努森数为判定标准,将纳米颗粒在超临界水堆中的管道流动区域划分为连续介质区与自由分子区。对不同粒径的纳米颗粒选择了不同的在超临界水的计算方法。采用CFD数值模拟方法,综合考虑热泳力、湍流力、布朗力和重力等纳米颗粒受力,搭建了连续介质区含纳米颗粒超临界水流动换热的数值计算模型;利用LBM算法,建立纳米颗粒迁移及其与水分子碰撞模型,编制了自由分子区纳米颗粒在超临界水中流动行为模拟程序NANOLBM。研究了纳米颗粒粒径和体积份额相关属性、超临界水物性、管道加热功率等不同因素对于含纳米颗粒超临界水流动换热系数的影响。通过与实验数据比较分析了相关数值计算结果的偏差,以验证数值计算的可靠性。运用关联度分析方法比较了上述各因素对于含纳米颗粒超临界水流动传热的影响权重。计算结果表明含纳米颗粒超临界水流动换热存在以下规律:在连续介质区,随着纳米颗粒粒径的增加,纳米颗粒体积份额的升高,以及超临界水流速的增加,超临界水对流换热系数将随之增大;随着超临界水压力的升高,超临界水对流换热系数则随之减小;随着功率的升高,超临界水对流换热系数将先增大后减小。在自由分子区,随着纳米颗粒粒径的减小,纳米颗粒体积份额的增加,以及超临界水流速的增加,超临界水的对流换热系数随之增大。随着超临界水压力的增加,超临界水换热系数先增大后降低,随超临界水流速增大而增大。随着管道加热功率的增加,超临界水对流换热系数将先增大后减小。各因素对换热系数的影响大小按关联度排序为:颗粒粒径>颗粒体积份额>超临界水压力>超临界水流速>管道加热功率。垂直流动超临界水管道内纳米颗粒的受力分析结果表明,纳米颗粒粒径与纳米颗粒体积份额改变时,主要影响了重力与摩擦力的大小,导致更多纳米颗粒附着于管道壁面上,造成管道近壁面升温速率加快,传热系数更高。改变超临界水的物性参数等条件,会改变段中超临界水临界点的轴向位置和流动换热系数的极值。
朱红银[3]（2021）在《基于GPU的晶格Boltzmann方法并行算法研究》文中研究表明晶格Boltzmann方法（Lattice Boltzmann method,LBM）是数十年来国际上发展起来的一种流体系统建模和模拟新方法。该方法兼具流体的微观分子动力学模型和宏观连续模型的优点,是介于两者之间的介观模型。由于清晰的物理背景和介观模拟的特性,晶格Boltzmann方法已经在微尺度流动与换热、多孔介质、生物流体、磁流体、晶体生长等传统方法难以有效模拟的领域广泛应用。另外,晶格Boltzmann方法具有天然的并行特性,因此特别适合在多核处理器上运行。NVIDIA GPU围绕可伸缩的多线程流式多处理器阵列构建,通过简单地扩展多处理器的数量和内存容量使GPU体系结构跨越广泛的市场范围。其在2006年推出CUDA（Compute Unified Device Architecture）,一个通用并行计算平台和编程模型,解决了如何透明地扩展并行应用程序软件以利用不断增加的处理器核心这个问题。CUDA带有一个软件环境,使得开发人员如传统编程一样通过支持的编程语言如CUDA C、CUDA Python、CUDA Java等对GPU进行编程。已有许多学者探索晶格Boltzmann方法在NVIDIA GPU上的高效实现,然而,这些研究缺乏理论依据和数据支持,大多基于经验判断程序的性能瓶颈。GPU是复杂部件的集合,具有多对多连接的网状结构,优化手段应该综合考量各个单元的工作负载。本文使用NVIDIA GTC2019（GPU Technology Conference）最新提出的性能分析方法结合新一代性能分析工具,从GPU硬件的角度分析算法的性能并作优化。另一方面,多孔介质类模拟的流场具有复杂的几何结构,流体格子通常只占全部格子的很小部分,不参与演化的格子随机分散在流场中,破坏了程序访问的数据局部性。如果仍然采用常规的模拟方法,则会导致内存的大量浪费和极低的运行效率。本文提出适用于复杂几何模拟的高效GPU方案,经过与两种典型方案的比较,本文的方案具有最佳的性能。主要工作如下:（1）本文首先以三维圆柱内的泊肃叶流动举例说明性能分析方法和工具的使用。该算例使用曲线边界条件,每层边界缺少的分布函数由单个线程处理。因此线程被组织为一维线程格和一维线程块,每一线程格内只有一个线程块。根据Nsight Compute性能分析工具和峰值性能百分比分析法,更改线程格内的线程块数量以增加并行度,优化后的性能提升大约71%。之后,我们使用这一套工具和方法分析基于晶格Boltzmann方法的模拟在新的Volta架构上的性能瓶颈。首先是内存布局,我们详细介绍了分布函数的布局方式,实现了AOS、SOA、CSOA三种布局,实验结果证明SOA具有最佳的性能。接着,为了进一步提高内存吞吐量,我们将两个内核函数融合,取消分配给格子宏观属性的内存空间转而使用寄存器代替,优化后的内核函数性能提高了20%。最后,我们比较了碰撞先于流动的Push方案和流动先于碰撞的Pull方案的性能,并对两种方案都使用共享内存优化,结果显示Pull方案性能提升比Push方案高大约10%。（2）对于具有复杂几何结构的流场,我们分析了其在GPU上模拟的问题并实现了两种典型的解决方案。使用基于性能分析方法的GPU综合优化手段对这两种方案进行了优化,例如将常用数据的存储级别从全局内存提升到寄存器、格子宏观属性使用SOA布局方式等,经过优化后的方案性能提升大概8%。指出两种解决方案存在的不足:间接寻址方案重复存储了格子坐标导致了额外的内存负载,半直接寻址启动全矩阵规模的线程降低了运行效率。之后,我们设计用于复杂几何模拟的高效GPU方案,使用具有循环指针结构的寻址方法定位格子的存储位置。基于CUDA统一内存,前向指针用来确定流体格子的内存地址,反向指针用来恢复流体格子在原始流场中的坐标。针对具有多种格子类型的三维人眼前房房水自然对流的模拟,我们仔细的存储各种类型的格子数据以满足GPU合并访问的需要。由于本文的方案减少了内存中的总的读取/写入数量,因此具有最好的性能。综上所述,本文使用NVIDIA最新的性能分析方法和新一代性能分析工具代替经验判断,从GPU硬件的角度帮助我们定位程序的性能瓶颈,为之后的优化提供了数据支持。对于具有复杂几何结构的流场,本文提出的基于循环指针寻址方法的高效GPU方案既大量减少了内存使用,又显着提升了模拟效率。
孙海逸[4]（2021）在《界面润湿性和纳米流体对纳米通道对流换热影响机理研究》文中认为微纳电子技术迅猛发展,电子器件在通信、国防、机械工程、航空航天、环境工程和生物医疗等众多领域得到广泛应用。摩尔定律指出,电子器件每隔18个月其集成度就会翻一倍,相应的电子器件性能也会提升一倍。由于热问题可能潜在地危及器件的性能和寿命,不断增加的热量密度、高水平的集成化和小型化对这些纳米电子器件的热管理提出了挑战。由于传热性能高、结构紧凑、易于集成封装等特点,微纳通道冷却技术从各种散热策略中脱颖而出。然而当系统尺寸为纳米级别时,系统特征尺寸和分子平均自由程相当,此时纳维-斯托克斯方程失效,连续介质假设不再成立,系统界面出现尺度效应,因而纳米尺度传热传质机理与宏观尺度存在差异。为了进一步发展微纳通道冷却技术,必须深入探究纳米尺度流动和换热机制。首先,本文研究界面润湿性对纳米通道内流体流动及换热特性的影响。不同于传统宏观尺度通道内的流动与换热,纳米通道界面处出现了温度跃迁和速度滑移现象。由于纳米通道内热和流动的不充分发展,入口区域的温度跃迁长度和速度滑移长度要大于热和流动充分发展区域的温度跃迁长度和速度滑移长度。与宏观不同,纳米通道入口处努塞尔数由界面热阻和边界层效应共同决定,且和界面润湿性的强弱有密切关系。随着界面润湿性的增强,纳米通道换热能力和压降都会提高。研究发现,由强界面润湿性引起的准固体流体原子充当“声子桥”,促进流体与壁面之间的热输运。此外,随着界面润湿性的增加,流体与壁面之间的动量交换也更加丰富。本章研究采用科尔本因子j和摩擦因子f对纳米通道内的流动和换热特性进行综合评价。结果表明,χ=1.00-1.75是获得纳米通道最佳对流换热性能的界面润湿性范围。然后,本文研究界面润湿性对纳米换热器内冷热流体间对流换热的影响。增强纳米换热器的界面润湿性可以强化纳米换热器的换热性能,这是由于界面润湿性的增强可以吸引更多的流体原子与壁面接触并参与界面热量的输运。此外,当界面润湿性增强时,在界面处会出现“类固体”流体层,流体与壁面之间产生“声子桥”效应并提高了传热。此外,研究还发现温度跃迁和速度滑移在冷热流体两侧的换热中扮演着重要的角色。当纳米换热器的界面润湿性较弱时,热流体侧的对流换热优于冷流体侧,因为其界面热阻更小。当纳米换热器的表面润湿性较强时,较大的速度滑移导致冷流体侧比热流体侧传热更好。最后,本文利用分子动力学方法研究了纳米颗粒悬浮沉积对纳米通道对流换热的影响机制。纳米颗粒在基础流体内所作的无规则的随机运动扰动了纳米流体原子的运动并且促进了它们之间的换热,这导致纳米流体对流换热能力的强化。此外,纳米粒子由于与氩流体原子发生碰撞而在纳米流体中存在自旋转运动,这有利于纳米流体的对流换热。进一步地,沉积的纳米颗粒通过增加换热面积和干扰近壁流体流动起到翅片的作用,改善了局部的换热。研究还发现沉积的纳米颗粒扩展了壁面附近的低势能区域,吸引更多的流体原子参与界面热输运,有利于局部界面热输运。
包进[5]（2021）在《电磁场作用下腔内流热耦合格子玻尔兹曼模拟》文中指出电热对流（Electro-Thermo-Convection,ETC）指受库仑力和浮升力作用引起的流体流动和热量传热问题,由于涉及到电场、温度场、流场等多个物理场的耦合,能够实现对系统流动和传热的控制,成为很多实际工业生产中急需解决的问题。格子Boltzmann方法由于具有物理图像清晰,边界条件易处理,编程简单,并行性能好等优点,适合对多物理场耦合问题进行求解,本文采用耦合LBM对电荷注入机制下电热对流问题展开了数值模拟研究工作,通过无量纲参数将电热对流问题的宏观控制方程组进行了无量纲化处理,建立了各个物理场的格子Boltzmann 模型。采用LBM方法对非均匀温度边界下方腔内的电热对流问题展开了研究,着重分析了正弦温度边界与常温边界两种不同的温度边界条件的影响,对正弦温度分布函数的具体参数:振幅A、初相位φ、波动周期N对电热对流传热机理的影响进行数值研究,分析了不同工况下的电热对流问题。结果表明:与常温加热方式相比,正弦温度边界方式产生更高的传热效率,其差异随着电瑞利数T的增加而逐渐弱化;随着T值的增大,系统会从一个稳定状态转向另一个稳定状态,腔内的流体流动强度增加,传热效率明显提高。此外正弦温度分布函数的参数对电热对流问题的流动与传热影响显着,增大正弦温度的振幅A可以提高腔内介电液体的传热水平,表现出两种不同的变化趋势。当A<0.6时,随着A值的增加,腔内的流动与传热水平增加的并不明显;当A>0.6时,腔内的流动与传热随着A值的增大显着提高。随着正弦温度函数初相位φ值的增加,系统的传热增强,在φ=90°时表现出最好的传热性能。其次,采用非正交多弛豫时间格子玻尔兹曼方法（MRT-LBM）对内含高温块的盖驱动方腔内的混合对流问题展开数值模拟,建立了流场和温度的双耦合分布的非正交MRT-LBM模型,讨论了不同冷源布置方式、盖驱动方式以及瑞利数（Ri）对腔内流动与传热的影响,对自然对流、混合对流、强制对流三种不同对流方式展开研究,结果表明:随着Ri数的增加,对应于不同的冷源布置位置,方腔内旋涡数量变化不同。不同的冷源布置方式方腔内表现出不同的传热水平。盖驱动位置和方向对腔内的流动与传热影响明显。在Ri≤1时,上下壁面同时向右移动的盖驱动方式表现出最好的传热水平。当Ri>1时,相比于其他三种盖驱动方式,上下壁面反向的盖驱动方式表现出最佳的传热性能。同时研究发现当冷源布置在方腔的上部时,其流动与传热水平较高。最后,多孔介质内流动与传热往往受到磁场的影响,通过磁场能够实现对磁流体的流动与传热过程的控制。本文采用非正交MRT-LBM方法对外加磁场下多孔介质内纳米流体流动与传热的特性展开研究,讨论了纳米颗粒体积分数、磁场强度Ha数、多孔介质孔隙率等参数的影响,进一步完善了磁流体的研究,结果表明:随着Ha数的增加腔内传热水平显着减小。在高瑞利数下随着Ha数的增加平均Nu数减少更为明显,由于磁场的存在洛伦兹力对腔内纳米流体的传热具有抑制作用,且在高瑞利下这种抑制作用更为显着。
余昊[6]（2021）在《页岩基质复杂孔网多尺度气体输运机理研究》文中研究表明当前人类正面临新旧能源的更替迭代,随着传统的常规化石能源日渐枯竭,以页岩气为代表的非常规油气资源逐渐出现在历史舞台,并成为满足人类能源需求的重要力量。页岩气的产出本质上是气体从贮存的页岩基质中释放并迁移到达裂缝网络,最终汇聚在井筒的过程。页岩基质自身具有微纳米多孔的结构,气体在其中的输运一方面具有由多孔结构导致的复杂性,另一方面也蕴含显着的多尺度效应。气体的输运需要经历不同尺度孔道的变化,尤其需要考虑在纳米孔道中的限域作用,即在纳米尺度下,由于孔道壁面和气体粒子的相互作用十分强烈,气体的流动已经偏离宏观的连续流动理论,表现出明显的“固气界面效应”。因此如何准确描述页岩基质中复杂的多尺度气体输运行为,不仅是关乎页岩气勘探开发的工程难题,也是重要的微纳尺度限域传质力学问题。本文围绕页岩微观基质多尺度气体运移这一关键科学问题,综合运用分子动力学模拟、格子玻尔兹曼方法和孔隙网络模型自下而上地开展了纳米尺度、介观尺度和孔网尺度的气体输运模拟,分别揭示了纳米孔道、跨尺度孔道和多尺度复杂孔网中的气体输运特性和内在机制,并建立了不同尺度下的页岩气输运模型。在纳米尺度,本文运用分子动力学模拟首先揭示了储层压力相关的气体输运特性。结果表明,在较高的压力条件下页岩气在纳米孔道中处于受限状态,其输运机制以粒子间碰撞引发的粘性流动为主。随着体系压力的降低,气体在壁面处表现出显着的扩散作用（自由气体的努森扩散和吸附气体的表面扩散）,从而极大地提高了气体在壁面处的边界滑移速度。在进一步对具有不同壁面微观结构的纳米孔道的气体输运特性的分析中发现,气体在壁面处的滑移速度与壁面粗糙系数具有强烈的关联性:当粗糙系数上升时,壁面处的气体扩散现象会受到抑制并导致气体滑移速度的显着下降。基于分子动力学的模拟结果,建立了由储层气体压力和壁面微观结构共同调控的页岩纳米孔道气体输运模型,并与相关模拟和实验结果进行了对比验证。在介观尺度,本文提出了分子动力学模拟和格子玻尔兹曼方法相结合的建模策略,成功构建了气体在页岩微纳孔道中的跨尺度输运模型,并阐明了页岩气在多种尺度下的输运行为:在微米级孔道（H>1μm）中,粘性流动是主要的输运机制,其速度分布呈典型的抛物线状,壁面处无滑移速度;在较大的纳米孔道（10 nm<H<1 μm）中,气体的滑移速度不再为零,并随着孔道尺寸的减小而增大,此时气体输运机制以粘性流动和努森扩散为主;在较小的纳米孔道（H<10 nm）中,由于吸附作用导致大量的气体分子沿着孔道壁面快速扩散,此时表面扩散成为纳米孔中主要的输运机制。基于跨尺度的格子玻尔兹曼模拟得到的不同努森数下气体表观渗透率和固有渗透率的差异,进一步凝练得到了页岩气跨尺度的表观渗透率修正模型,可适用于连续流、滑移流以及过渡流等多个气体流动区域的表观渗透率预测和修正。在孔网尺度,本文通过耦合不同尺度下的气体输运机制（粘性流动、努森扩散和表面扩散）,理论推导得到了考虑不同孔道结构特征的气体输运控制方程,对气体在页岩基质中的多尺度运移特性开展了系统的研究:揭示了孔道结构特征与页岩基质孔网气体渗透能力的相关性,并提出了一种考虑页岩孔道形状系数的气体传输模型,可用于描述任意截面形状孔道中的气体输运特性;阐明了页岩气开采进程中各种尺度孔道（纳孔、微孔和大孔）对页岩基质渗透率的贡献比例和内在机制,结果表明,开采初期气体在页岩基质中的运移主要由大孔贡献,而在开采中后期微孔和纳孔成为了主要的气体运移通道,其原因是体系压力下降引发的微纳孔道气体输运能力增强;探讨了非均质性（有机和无机质）对页岩基质气体渗透率的影响,发现在低压和小孔道的条件下,气体在有机孔道中的滑移速度远高于无机孔道,从而形成了以有机质孔道为主的快速气体传输路径,此时页岩基质渗透率与有机质含量呈现显着的正相关性。本文提出的多尺度研究框架和理论模型对准确理解和定量描述页岩气在微观多孔基质中的多尺度输运行为具有重要意义,将为页岩气的产能预测和施工策略优化提供关键的理论指导。
李春阳[7]（2021）在《倾斜加热壁面腔体内纳米流体传热特性数值研究》文中研究指明自然对流换热普遍存在于自然环境与工业环境之中,因此对于自然对流的研究具有重要的环境与工业意义。侧加热腔体内的自然对流是一种非常经典的传热模型,可以广泛地应用于各类换热器内。在实际工程应用时,这类侧加热换热器设备由于条件限制往往不能垂直放置,导致加热壁面与水平线产生了一定角度。所以对于倾斜加热壁面腔体的研究也具有一定的意义。同时纳米流体作为一种具有高导热系数的新型换热介质,将其应用于倾斜加热壁面腔体内能够起到强化换热的效果。本文采用格子Boltmann方法,研究纳米流体在倾斜加热壁面腔体内的流动与传热特性,主要研究内容与结论如下:（1）基于Boussinesq假设,结合耦合双分布函数模型与非平衡外推边界格式,建立纳米流体的两相格子Boltzmann模型,将颗粒在基液之中所受的作用力加入到二元混合组分模型之中,揭示纳米流体内部能量输运的增强机理;并利用非平衡外推格式设置不同的热边界条件,用该模型模拟计算了纳米流体在倾斜加热壁面腔体内自然对流的结果。（2）建立不同结构的倾斜加热壁面腔体格子Boltzmann模型,研究纳米流体的瑞利数对传热效果的影响。结果发现纳米流体的流动速度会随着瑞利数的增大而提高,并且纳米流体在腔体内的传热方式也逐渐从以导热为主导转变为以热对流为主导,增强了换热的效果;当瑞利数Ra=106时,翻转平行四边形腔体的平均Nu数最大,其值为3.9669,梯形腔体的平均Nu数为2.4457,两者相差约62.2%;翻转平行四边形腔体的系统总熵变同样为最大,其值为17.267。模拟结果显示倾斜加热壁面腔体结构中存在的流动死区,该区域会减弱内部流体的对流传热效果。（3）建立不同腔体的壁面温度分布模型,研究不同热边界条件对传热效果的影响。对比五种不同边界条件腔体的换热效果,结果发现提高加热壁面上部的温度能够更好增强换热效果。除均匀和渐变II型壁面温度分布之外,其他三种热边界条件由于在腔体的上半部分壁面温度逐渐下降,局部Nu数出现负值,减弱了整个系统的换热效果;渐变II型壁面温度分布的翻转平行四边形腔体的平均Nu数为5.23,相比于均匀分布提升约为31.74%,相比渐变I型分布提升约为76.69%。在翻转平行四边形腔体中,渐变II型函数分布的系统总熵变值为17.39,渐变I型函数分布的系统总熵变值为16.73。（4）通过设置不同颗粒直径的长度,模拟四种不同粒径的纳米流体的自然对流特性。结果发现颗粒半径在10nm至50nm之间的纳米流体传热效果差异很小。对比不同流体的平均Nu数可以发现,颗粒半径Rp=20nm的纳米流体具有最好的换热效果,在四种腔体中的平均Nu数为3.173,Rp=50nm的纳米流体的平均Nu数最低,在四种腔体中的平均值为3.120。通过分析数值模拟的结果,揭示了不同因素对腔体内纳米流体的对流与传热特性的影响规律,对侧加热腔体内的自然对流的强化换热有一定的指导作用。在后续的工作中,还可以进一步完善格子Boltzmann模型,对多物理场的影响以及纳米颗粒的沉淀过程进行研究。本文共有表格5个,图39幅,参考文献114篇。
王亚辉[8]（2021）在《中子输运与传热流动耦合的格子Boltzmann数值建模》文中进行了进一步梳理核反应堆精细中子输运-传热-流动（Neutron Transport-Thermal-Hydraulics,NTH）耦合计算是先进反应堆数值模拟的研究重点之一,涉及中子物理、流体力学以及传热学等多学科交叉。由于中子输运模拟的复杂性以及不同物理过程之间的差异性,堆芯内部耦合NTH过程的精细模拟仍需深入研究。本文基于实现简单,具有强并行性和多场耦合优势的格子Boltzmann（Lattice Boltzmann,LB）方法,发展了中子输运高精度LB模型,建立了中子输运LB模型的自适应、非结构网格以及大规模GPU并行加速方法,并在此基础上构建了NTH模拟的统一LB框架。建立了中子输运高精度LB模型并编制了相应的计算程序。针对中子输运SN方程、SP3方程以及中子扩散方程,建立了高精度LB模型。通过高阶Chapman-Enskog展开建立了高精度中子扩散LB模型,在不明显提高计算复杂度的前提下有效提高计算精度;采用耦合双分布LB模型通过高阶Chapman-Enskog展开建立了中子输运SP3方程高精度LB模型,保持了标准LB模型所有优势并有效提高计算精度;从离散速度Boltzmann方程出发,建立了中子输运SN方程有限差分LB模型,提高了准确性和稳定性。数值结果表明,以上高精度LB模型具有比标准LBM更高的精度和稳定性,同时对多维非均匀堆芯以及时空动力学问题具有较高的精度和良好的适应性。将中子输运LB模型发展到自适应网格和非规则网格条件,建立了中子输运自适应网格和非结构网格LB模型并编制了相应的计算程序。针对先进反应堆内部复杂中子分布,发展了自适应调整网格分布同时网格之间关系明确的迁移流分块自适应网格优化（Streaming-Based Block-Structured Adaptive-Mesh-Refinement,SSAMR）中子输运LB模型。消除了传统自适应网格技术的复杂树状数据结构,并克服了多块网格技术灵活性差的问题。为提高复杂堆芯几何适应性,发展了非结构网格有限体积中子输运LB模型,能灵活模拟复杂几何中子输运问题。模拟结果表明,基于SSAMR的中子输运LB模型能准确模拟多群中子输运问题,同时能灵活而简单地自适应调整网格结构;非结构网格中子输运LB模型能准确而灵活地适用于不同几何堆芯结构。对中子输运LB模型开展了并行加速技术研究,建立了GPU并行加速的中子输运LBM技术并编制了相应的计算程序。针对精细反应堆数值模拟耗时长的特点,发展了GPU集群并行加速的中子输运LB模型。由于中子输运LB计算简单且局部性强,极适合于GPU多线程并行加速计算。针对中子输运SN方程的角度离散特性,发展了空间-角度二级并行的GPU加速中子输运SN方程LB模型。结果表明,GPU并行加速中子输运LB模型能有效提高计算效率,同时空间-角度二级并行加速能进一步提高中子输运SN方程LB模型的计算速度。在以上研究的基础上,针对反应堆堆芯多物理耦合条件,建立了中子输运-传热-流动耦合LB计算框架并编制了多物理耦合LB计算程序。在中子输运LB数值计算方法的基础上,耦合传热、流动计算过程,建立了细致求解反应堆核、热、流耦合过程的统一LB框架lbm NTH。将中子输运SN、SP3以及扩散方程等三种常用中子输运控制方程,导热及对流换热等传热形式,以及Navier-Stokes和LES方程等流动控制方程统一到LB框架下进行求解,并在统一的数据结构及离散格式下考虑其耦合关系。为适用于液态核燃料堆芯,基于有限Boltzmann形式发展了液态燃料缓发中子先驱核守恒LB模型。数值结果表明,lbm NTH框架可以灵活而准确地模拟耦合NTH过程;小尺度条件下中子输运SP3近似比中子扩散近似能更准确地模拟中子输运过程;温度反馈在高温条件下有很强的作用;提高慢化剂流速能有效改善传热并展平温度分布,有利于堆芯安全稳定运行。综上,为实现核反应堆内中子输运过程与传热、流动过程的耦合求解,本文建立了中子输运过程高精度LB数值模拟方法,并在统一LB框架下实现了中子输运、传热、流动过程耦合模拟。本文工作是工程热物理理论在核工程领域的有效应用和拓展,可以为反应堆多物理耦合研究及大规模工程应用提供一种新的思路。
伍妮妮[9]（2021）在《金属混合润湿表面强化沸腾的研究》文中进行了进一步梳理金属表面微纳结构对改善界面的润湿性能、提升流动减阻作用、强化沸腾传热速率和产生界面滑移等方面都表现出了优越的前景。近几十年来,微纳结构形成的特有的疏水或超疏水性在流动减阻和对流传热等方面受到科学家们的关注,并被成功运用在化工、航天、医药和精密仪器等方面。而随着微纳电子机械系统的发展,研究微尺度金属表面强化传热机理将有望解决微尺度的尺寸和表面效应带来的微小空间内超高热流密度的散热等问题。本文一方面采用分子动力模拟计算方法,从分子尺度研究微纳沟槽结构和混合润湿对铜表面沸腾传热影响的机理,在揭示了界面沸腾传热本质的同时,基于铜基提出了强化沸腾金属表面结构设计理论。另一方面,根据理论研究设计了铜表面微沟槽结构,采用五轴联动数控加工中心制造了铜基微沟槽结构样本。并在自我搭建的沸腾实验平台上进行沸腾传热实验,通过对铜水温度变化和气泡成核以及气泡脱离运动等数据的采集和分析,基于尺度效应对沸腾传热影响因素进行了验证。具体研究内容如下:（1）光滑金属表面润湿性的数值模拟。采用开源软件LAMMPS,基于分子动力模拟计算方法,建立了固体铜原子层和液态水分子薄膜。通过调整Cu-O的势井深度得到了铜水不同润湿状态模型,建立了铜水势井深度与表面润湿性的映射关系。（2）混合润湿对光滑金属表面沸腾传热影响的数值模拟。采用分子动力模拟计算的方法,建立了4种均匀润湿和6种混合润湿光滑表面,排除了微纳结构干扰只考虑润湿性对传热的影响。对比分析了所有表面水分子运动速度和密度、铜水温度和水分子蒸发速率等数据。揭示了固体亲水区域与水分子接触区域有明显的微液流,这能保证固-液充分接触。通过对混合润湿表面亲疏水区域水分子密度和机械能分析,得出了疏水区域与水分子接触区域水分子密度明显低于亲水区域,且水分子势能显示为斥力,可认为是成核点。证明了亲疏水混合润湿表面9相较于均匀润湿和其他混合润湿表面具有良好的传热性能。（3）混合润湿对沟槽结构金属表面沸腾传热影响的数值模拟。通过对光滑表面和三种不同高度微纳沟槽结构,包括纯亲水和混合润湿共8种表面,进行了传热模拟分析。揭示了纳米凹槽结构上方与水会形成疏水性质有助于气泡成核;亲水的纳米凸棱则会吸附水分子形成微液层,不断的往纳米凹槽成核区进行补充;纳米凸棱的高度增加导致了稳定的供液。从分子能量角度提出了纳米沟槽结构的亲疏水混合性能。（4）提出强化传热表面设计理论。通过模拟分析总结了水分子机械能和水分子运动影响沸腾传热的的本质原因。提出了强化沸腾传热表面设计理论。并构造了满足强化沸腾传热表面设计理论的垂直的沟槽的六种优化表面,而且分析验证了优化表面相对原表面提高了临界热流密度和沸腾传热系数。（5）设计制造了不同润湿性光滑和微沟槽结构铜表面并进行了沸腾传热实验研究。在模拟理论基础上设计了六组不同微沟槽结构的表面与光滑表面,并采用五轴联动数控加工中心进行铜板表面加工制造。通过接触角测量仪对所有表面静态接触角测量,得出了微沟槽结构与润湿性之间的映射关系。通过在自我搭建的沸腾实验平台上进行沸腾实验对比,揭示了所有沟槽表面传热性能明显高于光滑表面。通过沟槽深度对传热影响分析,验证了固-液接触面积影响传热性能。
罗小平[10]（2021）在《微纳导热多尺度模型及低维材料声子水动力学研究》文中研究表明随着微机电系统和纳米技术的高速发展,微纳尺度的热量传递引起了广泛关注。微纳尺度条件下,经典的傅里叶导热定律不再成立。声子作为绝大多数半导体的热载子,其微观动力学行为对微纳尺度热量输运有着重要影响。对于有限尺寸微纳结构内的声子导热,声子玻尔兹曼方程是目前最广泛使用的理论模型之一。由于材料内不同频率的声子的平均自由程和弛豫时间通常会跨越好几个数量级,声子输运本质上是个多尺度问题。迄今为止,大多数求解声子玻尔兹曼方程的数值方法均为单一尺度方法,需要根据计算条件调整计算参数。此外,以往大多数微纳导热研究侧重于声子弹道-扩散输运,低维材料声子水动力学的研究还很不成熟。本文围绕多尺度声子导热模型,一方面发展求解声子弹道-水动力学-扩散导热的解析方法和直接数值模拟方法,另一方面研究稳态和瞬态声子水动力学导热现象,包括稳态声子导热的泊肃叶流、超弹道效应、热涡流与负向非局域效应,以及瞬态声子导热的热波效应及传输动力学。声子弹道-扩散导热可以采用单弛豫近似声子玻尔兹曼方程描述。首先改进传统的离散坐标方法,将具有迁移-碰撞过程的离散坐标法应用于灰体模型的求解。在此基础上,进一步发展求解非灰模型的离散统一气体动理学格式。相对于传统的数值方法,这两种多尺度方法都具有渐近保持特性,摆脱声子弛豫时间对计算时间步长的限制,能够精确捕捉声子不同输运区域的传热特征。声子弹道-水动力学-扩散传热可以采用双弛豫近似声子玻尔兹曼方程描述。针对简单几何模型下的声子水动力学导热,首先推导适用于二维材料和三维材料面内声子水动力学导热、法向声子水动力学导热和稳态热栅格水动力学导热的解析解,发展相应的数值求解格式。在此基础上,分析石墨烯条带内声子面内导热的克努森极小值现象、声子法向导热的温度分布非线性现象以及稳态热栅格导热的超弹道效应。对于复杂条件下的声子水动力学导热,发展求解瞬态双弛豫近似声子玻尔兹曼方程的离散统一气体动理学格式。新的数值格式能够自动适应弹道、扩散、水动力学及过渡区导热问题的求解。通过直接数值模拟研究低维材料中的热波（第二声）现象,发现温度、同位素丰度以及条带尺寸对石墨烯内热波传输动力学特性具有重要影响。在第二声窗口条件范围内,声子阻尼散射可使第二声速度降低高达20%。最后通过直接数值求解稳态双弛豫近似声子玻尔兹曼方程研究有限尺寸微纳结构内声子水动力学导热,发现在一定条件下矩形石墨烯条带和多孔石墨烯条带声子导热均存在一些反常的新现象比如声子热涡流现象和负向非局域热响应。此外,还发现石墨烯内声子热涡流现象和负向非局域热效应随温度、同位素丰度和几何参数变化的动力学演化规律。本文发展的声子输运多尺度数值模型以及声子水动力学输运的解析法,为未来研究声子水动力学提供可靠的理论与计算工具。对低维材料内稳态和瞬态声子水动力学的研究结果可为后续实验探测声子水动力学现象提供有效指导,并可为未来微纳尺度电子器件热设计和热管理提供理论支持。
二、基于晶格—Boltzmann方法的纳米流体流动和传热模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于晶格—Boltzmann方法的纳米流体流动和传热模型（论文提纲范文）
（1）石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 术语符号清单 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太阳能光热蒸发及分布式应用 |
| 1.2 光热局域化界面蒸发研究进展 |
| 1.3 固-液界面传热及影响因素 |
| 1.4 石墨烯的性质及结构特征 |
| 1.5 研究内容及课题来源 |
| 第2章 研究方法与实验设备 |
| 2.1 材料制备步骤 |
| 2.2 数值模拟计算 |
| 2.3 材料表征技术 |
| 2.4 光热局域化实验测试 |
| 第3章 石墨烯的结构取向对其光学性质的影响机制 |
| 3.1 石墨化结构的光学各向异性及原理 |
| 3.2 石墨烯取向特征与光学性质的关联 |
| 3.3 石墨烯光陷阱结构的构筑与优化 |
| 第4章 石墨烯微纳结构的光热转换与热局域化效应 |
| 4.1 垂直取向石墨烯的光热转换 |
| 4.2 热局域化结构的构筑与表征 |
| 4.3 光热局域化的能量集中效应 |
| 第5章 石墨烯微纳结构的固液界面传热与强化机理 |
| 5.1 取向特征与固-液界面传热的关联 |
| 5.2 纳米取向结构强化固-液界面传热 |
| 5.3 表面润湿性对固-液界面传热的影响 |
| 第6章 光热局域化界面蒸发的快速响应与能效调控 |
| 6.1 表面水流通道的构筑与实验说明 |
| 6.2 光热局域化界面蒸发过程机理 |
| 6.3 表面润湿特性与能流密度的匹配 |
| 6.4 石墨烯材料的放大制备与蒸汽灭菌 |
| 第7章 光热界面蒸发的传质过程优化及海水淡化应用 |
| 7.1 氮掺杂石墨烯的形貌结构与性质 |
| 7.2 表面水流通道的验证与效用分析 |
| 7.3 基于光热局域化效应的海水淡化 |
| 7.4 引导蒸汽扩散降低光路能量耗散 |
| 7.5 积盐自清洗及离子输运机理分析 |
| 第8章 石墨烯的选择性光热界面蒸发及污水净化应用 |
| 8.1 海水的油类污染削弱光热蒸发性能 |
| 8.2 双功能基团修饰制备亲水疏油石墨烯 |
| 8.3 亲水疏油石墨烯的选择性输运与机理 |
| 8.4 基于光热局域化效应的含油污水净化 |
| 第9章 微纳结构与光热效应协同增强界面流动及应用 |
| 9.1 石墨烯微纳结构的毛细吸附与强化机理 |
| 9.2 石墨烯微纳结构的虹吸输运与强化机理 |
| 9.3 光热局域化加速流体吸附与界面流动 |
| 第10章 基于高分子光致石墨化效应的石墨烯制备方法 |
| 10.1 有机高分子的光致石墨化过程 |
| 10.2 曝光时间对树脂石墨化的影响 |
| 10.3 辐射强度对树脂石墨化的影响 |
| 10.4 重复超短曝光制备少层石墨烯 |
| 第11章 全文总结及展望 |
| 11.1 研究总结 |
| 11.2 研究创新点 |
| 11.3 不足与展望 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 参考文献 |
（2）含纳米颗粒超临界水流动换热特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状与发展动态 |
| 1.2.2 国内研究现状与发展动态 |
| 1.2.3 所在团队相关研究基础 |
| 1.3 存在的问题和进一步的研究方向 |
| 1.4 研究内容及方法 |
| 第2章 研究对象 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 纳米颗粒 |
| 2.3 超临界水通道 |
| 2.4 流动区域划分 |
| 2.5 计算参数 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 计算方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于N-S方程的计算方法 |
| 3.2.1 流体的流动换热计算公式 |
| 3.2.2 物性模型 |
| 3.2.3 纳米颗粒受力计算公式 |
| 3.2.4 计算流程 |
| 3.2.5 网格划分与敏感性 |
| 3.3 基于LBM的计算方法 |
| 3.3.1 LBM原理 |
| 3.3.2 计算模型 |
| 3.3.3 计算流程 |
| 3.4 关联度分析方法 |
| 3.5 总计算流程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 连续介质区流动换热计算 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 纳米颗粒粒径对换热系数的影响计算 |
| 4.2.1 速度场分布 |
| 4.2.2 温度场分布 |
| 4.2.3 换热系数分布 |
| 4.3 纳米颗粒体积份额对换热系数的影响计算 |
| 4.3.1 温度场分布 |
| 4.3.2 换热系数分布 |
| 4.4 超临界水压力对换热系数的影响计算 |
| 4.4.1 温度场分布 |
| 4.4.2 换热系数分布 |
| 4.5 超临界水流速对换热系数的影响计算 |
| 4.5.1 温度场分布 |
| 4.5.2 换热系数分布 |
| 4.6 加热功率对换热系数的影响计算 |
| 4.6.1 温度场分布 |
| 4.6.2 换热系数分布 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 自由分子区流动换热计算 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳米颗粒粒径对换热系数的影响计算 |
| 5.2.1 温度场分布 |
| 5.2.2 换热系数分布 |
| 5.3 纳米颗粒体积份额对换热系数的影响计算 |
| 5.3.1 温度场分布 |
| 5.3.2 换热系数分布 |
| 5.4 超临界水压力对换热系数的影响计算 |
| 5.4.1 温度场分布 |
| 5.4.2 换热系数分布 |
| 5.5 超临界水流速对换热系数的影响计算 |
| 5.5.1 温度场分布 |
| 5.5.2 换热系数分布 |
| 5.6 加热功率对换热系数的影响计算 |
| 5.6.1 温度场分布 |
| 5.6.2 换热系数分布 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 计算结果验证与机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 计算结果与实验数据对比验证 |
| 6.3 含纳米颗粒超临界水流动换热机理 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ CFX软件参数符号及意义 |
| 附录Ⅱ NANOLBM程序输入输出参数符号及意义 |
| 读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 攻读硕士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）基于GPU的晶格Boltzmann方法并行算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 第2章 晶格Boltzmann方法与CUDA |
| 2.1 晶格Boltzmann方法简介 |
| 2.2 通用图形处理器及CUDA |
| 2.2.1 通用图形处理器背景 |
| 2.2.2 CUDA设计模型 |
| 2.2.3 CUDA编程模型 |
| 2.2.4 性能优化 |
| 2.3 小结 |
| 第3章 基于峰值性能百分比分析法的GPU并行优化 |
| 3.1 背景 |
| 3.2 工具、方法与策略 |
| 3.2.1 Nsight Family性能分析工具 |
| 3.2.2 峰值性能百分比分析法 |
| 3.2.3 基本优化原则及策略 |
| 3.3 性能分析与程序优化 |
| 3.3.1 内存布局优化 |
| 3.3.2 内核融合优化 |
| 3.3.3 共享内存优化 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 复杂几何模拟的高效GPU并行方案 |
| 4.1 背景 |
| 4.1.1 双分布函数的晶格Boltzmann模型 |
| 4.1.2 眼前节流场的三维建模 |
| 4.2 实现 |
| 4.2.1 典型方案 |
| 4.2.2 循环指针寻址方案 |
| 4.3 结果 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（4）界面润湿性和纳米流体对纳米通道对流换热影响机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 纳米尺度尺寸效应研究 |
| 1.2.2 微纳尺度流动传热研究 |
| 1.2.3 纳米流体强化换热研究 |
| 1.3 本文研究工作 |
| 第二章 分子动力学方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 边界条件与初始条件 |
| 2.2.1 边界条件 |
| 2.2.2 初始条件 |
| 2.3 势函数模型 |
| 2.3.1 Lennard-Jones势 |
| 2.3.2 Lorentz-Berthelot混合法则 |
| 2.4 系综原理 |
| 2.4.1 微正则系综 |
| 2.4.2 正则系综 |
| 2.5 运动方程的数值求解 |
| 2.5.1 经典牛顿运动方程 |
| 2.5.2 数值求解方法 |
| 2.6 分子动力学模拟软件 |
| 2.7 流动换热分子动力学模型 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 界面润湿性对纳米通道内流体流动换热特性影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 纳米通道流动换热模型建立 |
| 3.3 纳米通道流动换热过程实现 |
| 3.4 界面润湿性对纳米通道换热流动特性影响 |
| 3.4.1 界面润湿性对纳米通道温度发展影响 |
| 3.4.2 界面润湿性对纳米通道速度发展影响 |
| 3.4.3 界面润湿性对纳米通道压力发展影响 |
| 3.5 界面润湿性对纳米通道对流换热性能影响 |
| 3.6 界面润湿性对流动换热影响机理研究 |
| 3.7 不同界面润湿性纳米通道综合性能评价 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 界面润湿性对纳米换热器内冷热流体间对流换热影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冷热流体流动换热模型建立 |
| 4.3 冷热流体流动换热过程实现 |
| 4.4 纳米尺度冷热流体流动换热特性研究 |
| 4.5 纳米尺度冷热流体对流换热性能研究 |
| 4.6 界面润湿性对冷热流体对流换热影响机理研究 |
| 4.7 尺寸效应对冷热流体流动换热性能影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 纳米颗粒行为对纳米通道对流动换热特性影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳米流体流动传热模型建立 |
| 5.3 纳米流体流动传热过程实现 |
| 5.4 纳米流体流动换热特性的研究 |
| 5.4.1 纳米流体温度速度发展 |
| 5.4.2 纳米流体对流换热性能 |
| 5.5 纳米流体强化对流换热机理研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 6.3.1 粗糙壁面对微纳通道流动换热特性影响研究 |
| 6.3.2 电场强化纳米流体对流换热机理研究 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间主要成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）电磁场作用下腔内流热耦合格子玻尔兹曼模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 电热对流的研究进展 |
| 1.2.2 多孔介质方腔内对流传热的研究进展 |
| 1.2.3 磁场作用下纳米流体传热的研究进展 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 控制方程及LBM模型 |
| 2.1 电热对流问题的控制方程组 |
| 2.2 格子Boltzmann模型的建立 |
| 2.2.1 流场的LBM |
| 2.2.2 温度场的LBM |
| 2.2.3 电势方程的LBM |
| 2.2.4 电荷密度方程的LBM |
| 2.2.5 统一格式的多物理场耦合格子Boltzmann模型 |
| 2.2.6 各物理场的耦合与LBM求解过程 |
| 2.3 LBM的常用边界处理格式 |
| 2.3.1 反弹边界处理格式 |
| 2.3.2 周期边界处理格式 |
| 2.3.3 非平衡外推处理格式 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 正弦温度波边界下方腔内电热对流的研究 |
| 3.1 物理模型的建立 |
| 3.1.1 假设 |
| 3.1.2 控制方程及求解 |
| 3.1.3 边界条件 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 程序验证 |
| 3.2.2 不同壁面加热方式的影响 |
| 3.2.3 振幅A的影响 |
| 3.2.4 初相位φ的影响 |
| 3.2.5 波动周期N值的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 含等温加热块的盖驱动多孔腔内混合对流的研究 |
| 4.1 问题描述与控制方程 |
| 4.1.1 问题描述 |
| 4.1.2 控制方程 |
| 4.2 双耦合分布的非正交MRT-LBM |
| 4.2.1 流场的非正交MRT-LBM模型 |
| 4.2.2 温度场的非正交MRT-LBM模型 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.3.1 程序验证 |
| 4.3.2 冷源布置方式的影响 |
| 4.3.3 盖驱动方式的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 磁场对多孔方腔纳米流体流动与传热的影响 |
| 5.1 问题描述及计算模型 |
| 5.1.1 问题描述 |
| 5.1.2 纳米流体的模型 |
| 5.1.3 数值方法与数值设定 |
| 5.2 结果分析与讨论 |
| 5.2.1 模型检验 |
| 5.2.2 Ha数的影响 |
| 5.2.3 纳米颗粒体积分数的影响 |
| 5.2.4 多孔介质孔隙率及Darcy数的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间研究成果 |
（6）页岩基质复杂孔网多尺度气体输运机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 页岩微观结构特征 |
| 1.2.2 页岩微观气体输运 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 储层压力相关的纳米孔道气体输运特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子模型和模拟方法 |
| 2.3 气体静态贮存特性 |
| 2.4 气体动态输运特性 |
| 2.5 输运机制分析 |
| 2.6 压力相关的输运模型 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 壁面粗糙系数调控的纳米孔道气体滑移机制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 分子模型和模拟方法 |
| 3.3 粗糙系数对气体输运特性的影响 |
| 3.4 参数敏感性分析 |
| 3.5 粗糙系数相关的气体滑移模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 页岩微纳米孔道跨尺度气体输运模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 跨尺度气体输运模型 |
| 4.2.1 格子玻尔兹曼方法基本模型 |
| 4.2.2 边界滑移条件 |
| 4.2.3 松弛时间修正 |
| 4.2.4 壁面吸附作用 |
| 4.3 跨尺度模型的准确性验证 |
| 4.4 页岩气跨尺度输运机制 |
| 4.5 跨尺度表观渗透率预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 页岩基质孔网多尺度气体输运模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气体输运控制方程 |
| 5.2.1 粘性流动机制 |
| 5.2.2 努森扩散机制 |
| 5.2.3 表面扩散机制 |
| 5.2.4 控制方程有效性验证 |
| 5.3 页岩孔隙网络模型构建 |
| 5.4 孔道结构对基质渗透率的影响 |
| 5.5 页岩基质多尺度渗流规律 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 页岩非均质孔网气体输运特性和分子机理 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 分子模型和模拟方法 |
| 6.3 非均质纳米孔道气体输运特性 |
| 6.4 分子尺度固气相互作用机理 |
| 6.5 切向动量系数相关的气体输运控制方程 |
| 6.6 页岩非均质孔网渗透率分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）倾斜加热壁面腔体内纳米流体传热特性数值研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 2 格子Boltzmann方法 |
| 2.1 格子Boltzmann方法的特点与优势 |
| 2.2 格子Boltzmann方程 |
| 2.3 格子Boltzmann基本模型 |
| 2.4 热格子Boltzmann方法 |
| 2.5 纳米颗粒的物性参数 |
| 2.6 格子Boltzmann模型边界处理 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 腔体结构对自然对流换热的影响 |
| 3.1 物理模型 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.3 模拟结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 热边界条件对自然对流换热的影响 |
| 4.1 边界条件 |
| 4.2 模型验证 |
| 4.3 模拟结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 颗粒粒径对自然对流换热的影响 |
| 5.1 物理模型 |
| 5.2 纳米颗粒在基液中的受力分析 |
| 5.3 模拟结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）中子输运与传热流动耦合的格子Boltzmann数值建模（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 堆芯中子输运-传热-流动耦合计算的研究 |
| 1.2.2 中子输运问题的研究 |
| 1.2.3 中子输运并行计算的研究 |
| 1.2.4 格子Boltzmann方法及其在反应堆模拟的研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 中子输运高精度LBM模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 中子输运方程 |
| 2.3 中子扩散方程高精度LBM模型 |
| 2.3.1 中子扩散方程 |
| 2.3.2 中子扩散方程高精度LB模型 |
| 2.3.3 中子扩散时空动力学LBM求解 |
| 2.4 NDLBM的数值模拟与分析 |
| 2.4.1 瞬态源驱动问题 |
| 2.4.2 NDLBM与传统方法的比较 |
| 2.4.3 Biblis-PWR堆芯问题 |
| 2.4.4 TWIGL堆芯动力学问题 |
| 2.5 中子输运SP_3方程高精度LB模型 |
| 2.5.1 中子输运SP_3方程 |
| 2.5.2 中子输运SP_3方程高精度LBM模型 |
| 2.6 SP3LBM的数值模拟及分析 |
| 2.6.1 单群中子输运问题 |
| 2.6.2 Zion堆芯问题 |
| 2.6.3 非均匀C5 堆芯问题 |
| 2.6.4 C5G7 堆芯问题 |
| 2.6.5 KAIST-3A堆芯问题 |
| 2.6.6 三维微型LWR问题 |
| 2.7 中子输运S_N方程有限差分LB模型 |
| 2.7.1 中子输运S_N方程 |
| 2.7.2 中子输运S_N方程LB模型 |
| 2.7.3 中子输运S_N方程有限差分LB模型 |
| 2.7.4 Chapman-Enskog多尺度分析 |
| 2.8 SNFDLBM的数值模拟与分析 |
| 2.8.1 Heaviside源问题 |
| 2.8.2 瞬态各向异性源问题 |
| 2.8.3 半无限介质Gauss源问题 |
| 2.8.4 二维无限介质Gauss源问题 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 中子输运LB模型的非规则网格方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于SSAMR的中子输运LB模型 |
| 3.2.1 网格细化和合并 |
| 3.2.2 网格块边界处理 |
| 3.3 非结构网格中子输运LB模型 |
| 3.4 数值模拟与分析 |
| 3.4.1 多层中子屏蔽问题 |
| 3.4.2 Reed堆芯问题 |
| 3.4.3 均匀化堆芯源驱动问题 |
| 3.4.4 C5 MOX堆芯问题 |
| 3.4.5 含内部增殖栅元的六角形组件 |
| 3.4.6 非结构IAEA堆芯 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 中子输运LBM模型的大规模GPU并行加速方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于MPI的中子输运SP_3方程LB模型粗粒度并行 |
| 4.3 基于GPU集群的中子扩散动力学LB模型细粒度并行 |
| 4.3.1 GPU-NDLBM实现 |
| 4.3.2 多GPU集群设备的GPU-NDLBM实现 |
| 4.4 基于GPU集群的中子输运S_N方程LB模型细粒度并行 |
| 4.4.1 GPU-SNLBM实现整体构架 |
| 4.4.2 多GPU集群设备的GPU-SNLBM实现 |
| 4.5 数值验证结果 |
| 4.5.1 单群中子输运问题的MPI-SP3LBM加速 |
| 4.5.2 Biblis-PWR的 GPU-NDLBM并行加速 |
| 4.5.3 铁-水屏蔽问题的GPU-SNLBM并行加速 |
| 4.5.4 Reed堆芯GPU-SNLBM的 S并行模式与S-A并行模式对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 中子输运-传热-流动耦合LB框架 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 中子输运-传热-流动耦合过程统一LB框架 |
| 5.2.1 中子输运-传热耦合方程组 |
| 5.2.2 中子输运-传热-流动耦合方程组 |
| 5.2.3 中子输运-传热-流动统一LB框架 |
| 5.2.4 缓发中子先驱核LB模型 |
| 5.2.5 传热温度场LB模型 |
| 5.2.6 流动速度场LB模型 |
| 5.2.7 lbmNTH模块实现 |
| 5.3 数值分析结果 |
| 5.3.1 流动速度场LBM验证 |
| 5.3.2 板型燃料元件中子输运-传热分析 |
| 5.3.3 液体熔盐堆中子输运-传热-流动分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A Legendre展开多项式 |
| 附录B SP_7方程及其LB模型 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）金属混合润湿表面强化沸腾的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的来源 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 微纳结构对润湿性能的影响理论及微纳结构的制备 |
| 1.3.2 亲疏水混合润湿性能对沸腾传热的影响 |
| 1.3.3 微纳结构对沸腾传热的影响 |
| 1.4 现状总结及问题分析 |
| 1.5 研究内容及研究目标 |
| 第2章 光滑金属表面润湿性的数值模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 分子动力模拟计算原理 |
| 2.2.1 原子间势函数 |
| 2.2.2 运动方程式的数值解法 |
| 2.2.3 边界条件 |
| 2.2.4 积分步程和系综 |
| 2.3 光滑金属表面润湿性模拟的理论模型与模拟方法 |
| 2.4 固液势井深度参数对光滑金属表面润湿性的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 混合润湿性能对光滑金属表面沸腾传热的影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 传热学基本原理 |
| 3.3 理论模型与模拟方法 |
| 3.4 不同润湿性对光滑金属表面沸腾传热的影响 |
| 3.4.1 不同润湿性铜表面上的水分子运动 |
| 3.4.2 不同润湿性铜表面上的水和铜温度 |
| 3.4.3 不同润湿性铜表面上水分子在Z方向的密度分布 |
| 3.4.4 不同润湿性铜表面上的液体水分子数量 |
| 3.4.5 不同润湿性铜表面上水分子的机械能和密度 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 混合润湿性能对沟槽结构金属表面沸腾传热的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型和模拟方法 |
| 4.3 液体水分子个数对沸腾传热的影响 |
| 4.4 不同润湿性沟槽结构金属表面对沸腾传热的影响 |
| 4.4.1 不同润湿性沟槽结构铜表面上的水分子运动 |
| 4.4.2 不同润湿性沟槽结构铜表面上水和铜的温度 |
| 4.4.3 不同润湿性沟槽结构铜表面上水的蒸发率 |
| 4.4.4 不同润湿性沟槽结构铜表面上微液流和成核点分析 |
| 4.5 强化传热优化表面设计理论及优化表面的沸腾传热分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 不同润湿性光滑和粗糙金属表面沸腾传热的实验研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验步骤及实验设备 |
| 5.2.1 沸腾传热实验流程 |
| 5.2.2 实验设备 |
| 5.3 金属表面微沟槽结构制备 |
| 5.4 表面结构形貌和润湿性分析 |
| 5.4.1 微沟槽铜板表面形貌和EDS分析 |
| 5.4.2 粗糙结构对表面润湿性影响的实验研究 |
| 5.5 沸腾实验平台搭建 |
| 5.6 沸腾实验数据分析 |
| 5.6.1 铜板的温度变化分析 |
| 5.6.2 传热性能模拟和实验结果的对比分析 |
| 5.6.3 气泡运动分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 6.3 本文创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
（10）微纳导热多尺度模型及低维材料声子水动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 声子导热理论 |
| 1.3 声子导热多尺度模型研究现状 |
| 1.4 声子水动力学导热研究现状 |
| 1.4.1 声子水动力学导热模型 |
| 1.4.2 稳态声子水动力学导热 |
| 1.4.3 瞬态声子水动力学导热 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 弹道-扩散导热的多尺度数值模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单弛豫近似声子玻尔兹曼方程 |
| 2.3 灰体近似声子玻尔兹曼方程的改进离散坐标格式 |
| 2.3.1 传统的离散坐标格式 |
| 2.3.2 具有迁移-碰撞过程的离散坐标格式 |
| 2.3.3 数值验证 |
| 2.4 频率依赖的声子玻尔兹曼方程的离散统一气体动理学格式 |
| 2.4.1 离散统一气体动理学格式研究现状 |
| 2.4.2 声子玻尔兹曼方程的离散统一气体动理学格式 |
| 2.4.3 数值验证与结果讨论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 稳态声子水动力学导热的解析解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双弛豫近似声子玻尔兹曼方程 |
| 3.3 面内声子水动力学导热 |
| 3.3.1 面内导热的解析解 |
| 3.3.2 数值验证与讨论 |
| 3.4 法向声子水动力学导热 |
| 3.4.1 法向导热的解析解 |
| 3.4.2 数值验证与讨论 |
| 3.5 稳态热栅格水动力学导热 |
| 3.5.1 稳态热栅格导热的解析解 |
| 3.5.2 数值验证与讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 低维材料瞬态声子水动力学研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 双弛豫近似声子玻尔兹曼方程的离散统一气体动理学格式 |
| 4.2.1 离散统一动理学格式算法 |
| 4.2.2 数值验证 |
| 4.3 石墨烯条带中的热波传递 |
| 4.3.1 热脉冲传输 |
| 4.3.2 瞬态热栅格导热 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 有限尺寸微纳结构内声子水动力学研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 稳态双弛豫近似声子玻尔兹曼方程的离散坐标格式 |
| 5.3 矩形石墨烯条带中的声子水动力学导热 |
| 5.3.1 声子水动力学导热引起的声子热涡流和负向非局域效应 |
| 5.3.2 本征阻尼散射的影响 |
| 5.3.3 条带宽度的影响 |
| 5.4 多孔石墨烯条带内导热 |
| 5.4.1 室温下多孔石墨烯条带内的导热 |
| 5.4.2 低温下多孔石墨烯条带的声子水动力学导热 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、基于晶格—Boltzmann方法的纳米流体流动和传热模型（论文参考文献）
- [1]石墨烯纳米结构的光热转换机理与界面能质传输特性及太阳能热局域化应用[D]. 吴声豪. 浙江大学, 2021
- [2]含纳米颗粒超临界水流动换热特性研究[D]. 丁锡嘉. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [3]基于GPU的晶格Boltzmann方法并行算法研究[D]. 朱红银. 广西师范大学, 2021(09)
- [4]界面润湿性和纳米流体对纳米通道对流换热影响机理研究[D]. 孙海逸. 山东大学, 2021(12)
- [5]电磁场作用下腔内流热耦合格子玻尔兹曼模拟[D]. 包进. 南昌大学, 2021
- [6]页岩基质复杂孔网多尺度气体输运机理研究[D]. 余昊. 中国科学技术大学, 2021(02)
- [7]倾斜加热壁面腔体内纳米流体传热特性数值研究[D]. 李春阳. 中国矿业大学, 2021
- [8]中子输运与传热流动耦合的格子Boltzmann数值建模[D]. 王亚辉. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [9]金属混合润湿表面强化沸腾的研究[D]. 伍妮妮. 武汉科技大学, 2021(01)
- [10]微纳导热多尺度模型及低维材料声子水动力学研究[D]. 罗小平. 哈尔滨工业大学, 2021